[发明专利]一种抗锌液腐蚀磨损整体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料腐蚀和磨损技术领域，具体涉及一种抗锌液腐蚀磨损整体材料及其制备方法。

背景技术

钢铁材料的腐蚀给国民经济带来的损失十分惊人。据统计，世界上每年因腐蚀而失效的钢铁制品的重量约相当于金属年产量的三分之一。因而有效的防腐方法对于节能降耗、促进经济增长具有重大意义。热镀锌工艺是目前世界上钢铁防腐蚀方法中最基本、最古老、最广泛的方法之一。热镀纯锌(GI，galvanized)产品及其合金化(GA，galvannealed)产品能有效地将镀件基体与外界电解质隔离开，使镀件免受电解质的腐蚀，因而具有优良的耐蚀性能，同时成本也相对较低。而且随着热镀锌技术的进步，其产品表面质量几乎可以与电镀锌产品相媲美，并且极少存在环境污染问题，因而在汽车上得到了广泛地应用。目前，日系轿车基本上全部采用热镀锌钢板做外板，特别是汽车外板在需求量不断增加的同时，对热镀锌产品的表面质量和成形性等方面也提出了越来越高的要求，正是这种市场要求的不断提高大大地促进了带钢连续热度锌工艺技术的进步。

目前世界各国钢铁企业运行的带钢热镀锌机组大都采用沉没辊装置，它主要由设置在锌液中的沉没辊、稳定辊及气刀等组成。随钢带的运动而转动的沉没辊通过两侧的轴套支撑在固定架上，轴套起滑动轴承的作用。当前国内热镀锌机组使用的轴套材料包括钴基合金Stellite 6B和316L不锈钢等材料，上机使用7～14天后表面破坏严重，沉没辊更换频繁，影响热度锌生产。中国发明专利CN 101748354 A公开了一种耐液锌腐蚀磨损复合涂层的喷涂方法。首先喷涂WC-Co粉体材料涂层作为打底层，打底层厚度0.15～0.20mm，然后喷涂MoB-Co粉体材料涂层作为工作层，工作层厚度为0.07～0.10mm；该复合涂层克服了单一涂层的缺陷，使各类部件的耐锌液腐蚀磨损和实用寿命得到了有效提高。该发明中的少数难熔金属(W、Mo合金)的抗液态锌腐蚀效果好，但因成本高、不易加工，易氧化，在镀锌工业中推广应用困难。中国发明专利CN 101215671A公开了一种抗锌液腐蚀磨损硼钢的铸造成形方法，通过该发明制备的硼钢，使各类部件的耐锌液腐蚀磨损性得到了较大提高。但该发明中B元素含量过高，致使在铸造成形过程中，形成大量初生Fe₂B相。在材料服役过程中，初生的Fe₂B相易整块剥落，从而一定程度上降低了材料的使用寿命。同时该发明中高含量的Cr、Mo、W合金元素增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗锌液腐蚀磨损整体材料及其制备方法，该材料具有优异的抗锌液腐蚀磨损性能，用该材料制造带钢热镀锌机组的沉没辊，能够大幅度提高沉没辊的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种抗锌液腐蚀磨损整体材料，该材料具有由网状Fe₂B抗蚀相与铁素体基体组成的双相组织，其中铁素体基体分布在网状Fe₂B抗蚀相的网状结构中；以质量百分比计，该材料的成分为：

该材料中网状Fe₂B抗蚀相的体积百分数为42～48％。

所述的网状Fe₂B抗蚀相的显微硬度为1500～1700Hv。

该材料的硬度为45～55HRC，耐锌液腐蚀磨损性能为316L不锈钢的15～26倍。

该材料在460℃的锌液中，加载载荷30～50N，以60～100rpm/min的转速腐蚀磨损4h后，其材料损失速率(体积腐蚀磨损率)为0.83×10^-3mm³/m～1.79×10^-3mm³/m。

抗锌液腐蚀磨损整体材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照各成分的质量百分比计算硼铁、废钢、铬铁和纯铁的用量；

2)将废钢、铬铁和纯铁混合，加热熔化成钢水，向钢水中加入脱氧剂进行脱氧，然后将钢水倒入浇包中；

3)将硼铁放入电炉中，再将浇包中的钢水倒入电炉中，升温至硼铁完全熔化，得到钢液；

4)向钢液中加入脱氧剂进行脱氧，然后出炉浇入砂型中，浇注5～10小时后冷却，得到铸件，将铸件加工成指定形状和尺寸，即得到抗锌液腐蚀磨损整体材料。

所述步骤2)中脱氧后当钢水温度为1550～1600℃时将钢水倒入浇包中。

所述步骤2)中的脱氧剂为铝丝，加入的脱氧剂的质量为钢水质量的0.10％～0.20％。